Определение коэффициентов конвективной теплоотдачи в зоне прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования
Аннотация
По энергоёмкости одной из главных отраслей в мировой и российской промышленности является металлургия. Термообработка холоднокатаной стали – важнейший процесс для нанесения коррозионностойкого покрытия. Приоритет непрерывного горячего цинкования обусловлен высокой производительностью и полной автоматизацией процесса.
Основной энергопотребляющей частью агрегата является зона прямого пламенного нагрева, интенсификация процесса теплообмена в которой должна стать главным направлением повышения энергоэффективности процесса нагрева холоднокатаной стали.
В настоящее время процесс нагрева холоднокатаной стали регулируется исключительно в зависимости от заданной температуры металла на выходе из зоны прямого пламенного нагрева. В связи с этим, при изменении производительности агрегата ухудшается эффективность теплообменных процессов, что влечёт за собой повышение тепловых потерь и удельного расхода топлива на нагрев холоднокатаной стали. Изменение производительности агрегата обусловлено изменением типа и скорости обрабатываемого сортамента.
Интенсификация теплообмена в зоне прямого пламенного нагрева должна проходить на базе комплексной тепловой модели, учитывающей все теплообменные процессы в печи, протекающие между металлом, газами и кладкой. Данная тепловая модель позволяет рассчитывать температуры обрабатываемого металла, атмосферы и кладки печи по всей длине зоны прямого пламенного нагрева в зависимости от типа сортамента, расходов газа и воздуха по зонам печи.
На основании разработанной и верифицированной тепловой модели зоны прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования можно оптимизировать существующие тепловые режимы с точки зрения эффективности использования топлива.
Описан процесс моделирования печного пространства агрегата непрерывного горячего цинкования с целью определения коэффициентов конвективной теплоотдачи при взаимодействии потока газа с прокатной полосой.
Литература
2. Бавыкин М.А., Кирин А.Ю. Определение коэффициентов теплоотдачи при взаимодействии потока газа с полосой в зоне прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования // Материалы VIII Российской нац. конф. по теплообмену. М.: НИУ «МЭИ», 2022. Т. 2. С. 329—330
3. Бавыкин М.А., Губарев В.Я. Исследование конвективного теплообмена в секции прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего оцинкования // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. XXIX Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. М.: ООО Центр полиграфических услуг «Радуга», 2023. С. 958.
4. Батурин О.В., Батурин Н.В., Матвеев В.Н. Расчет течений жидкости и газа с помощью универсального программного комплекса FLUENT. Самара: Изд-во Самарского гос. аэрокосмического ун-та, 2009.
5. Зиганшин А.М. Вычислительная гидродинамика. Постановка и решение задач в процессоре Fluent. Казань: Изд-во Казанского гос. архитектурно-строительного ун-та, 2013.
6. Черных А.А., Ярцев А.Г., Пешкова А.В. Процесс стационарного теплообмена в моделях с дисперсными включениями // Энергетика. Проблемы и перспективы развития: Сб. материалов IV Всерос. молодежной науч. конф. Тамбов: Изд-во Тамбовского гос. техн. ун-та, 2019. С. 63—64.
7. Равич М.Б. Топливо и эффективность его использования. М.: Наука, 1971.
8. Каюмова В.Э., Мухина Е.Ю. Анализ математических моделей многозонных протяжных печей // Символ науки. 2016. № 12—2. С. 69—71.
9. Рябчиков М.Ю., Самарина И.Г. Изучение режимов нагрева стальной полосы в протяжной печи башенного типа для светлого отжига // Новые материалы и технологии производства. 2013. № 1(73). С. 43—49.
10. Рябчиков М.Ю., Барков Д.С.-Х., Рябчикова Е.С. Управление нагревом металла в методических печах с учётом распределения внешних тепловых потерь по длине печи // Металлообработка. 2016. № 6(96). С. 38—47.
---
Для цитирования: Губарев В.Я., Бавыкин М.А., Кирин А.Ю. Определение коэффициентов конвективной теплоотдачи в зоне прямого пламенного нагрева агрегата непрерывного горячего цинкования // Вестник МЭИ. 2024. № 6. С. 76—82. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-6-76-82
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Annikov M.V., Kirin A.Yu., Gubarev V.Ya. Analiz Teplovogo Balansa Kamery Bezokislitel'nogo Nagreva Agregata Nepreryvnogo Goryachego Tsinkovaniya. Shkola Molodykh Uchenykh: Sb. Materialov Oblastnogo Profil'nogo Seminara po Problemam Tekhnicheskikh Nauk. Lipetsk, 2020:20—23. (in Russian).
2. Bavykin M.A., Kirin A.Yu. Opredelenie Koeffitsientov Teplootdachi pri Vzaimodeystvii Potoka Gaza s Polosoy v Zone Pryamogo Plamennogo Nagreva Agregata Nepreryvnogo Goryachego Tsinkovaniya. Materialy VIII Rossiyskoy Nats. Konf. po Teploobmenu. M.: NIU «MEI», 2022;2:329—330(in Russian).
3. Bavykin M.A., Gubarev V.Ya. Issledovanie Konvektivnogo Teploobmena v Sektsii Pryamogo Plamennogo Nagreva Agregata Nepreryvnogo Goryachego Otsinkovaniya. Radioelektronika, Elektrotekhnika i Energetika: Tez. Dokl. XXIX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Konf. Studentov i Aspirantov. M.: OOO Tsentr Poligraficheskikh Uslug «Raduga», 2023:958. (in Russian).
4. Baturin O.V., Baturin N.V., Matveev V.N. Raschet Techeniy Zhidkosti i Gaza s Pomoshch'yu Universal'nogo Programmnogo Kompleksa FLUENT. Samara: Izd-vo Samarskogo Gos. Aerokosmicheskogo Un-ta, 2009. (in Russian).
5. Ziganshin A.M. Vychislitel'naya Gidrodinamika. Postanovka i Reshenie Zadach v Protsessore Fluent. Kazan': Izd-vo Kazanskogo Gos. Arkhitekturno-stroitel'nogo Un-ta, 2013. (in Russian).
6. Chernykh A.A., Yartsev A.G., Peshkova A.V. Protsess Statsionarnogo Teploobmena v Modelyakh s Dispersnymi Vklyucheniyami. Energetika. Problemy i Perspektivy Razvitiya: Sb. Materialov IV Vseros. Molodezhnoy Nauch. Konf. Tambov: Izd-vo Tambovskogo Gos. Tekhn. Un-ta, 2019:63—64. (in Russian).
7. Ravich M.B. Toplivo i Effektivnost' Ego Ispol'zovaniya. M.: Nauka, 1971. (in Russian).
8. Kayumova V.E., Mukhina E.Yu. Analiz Matematicheskikh Modeley Mnogozonnykh Protyazhnykh Pechey. Simvol Nauki. 2016;12—2:69—71. (in Russian).
9. Ryabchikov M.Yu., Samarina I.G. Izuchenie Rezhimov Nagreva Stal'noy Polosy v Protyazhnoy Pechi Bashennogo Tipa dlya Svetlogo Otzhiga. Novye Materialy i Tekhnologii Proizvodstva. 2013;1(73):43—49. (in Russian).
10. Ryabchikov M.Yu., Barkov D.S.-Kh., Ryabchikova E.S. Upravlenie Nagrevom Metalla v Metodicheskikh Pechakh s Uchetom Raspredeleniya Vneshnikh Teplovykh Poter' po Dline Pechi. Metalloobrabotka. 2016;6(96):38—47. (in Russian)
---
For citation: Gubarev V.Ya., Bavykin M.A., Kirin A.Yu. Determination of Convective Heat Transfer Coefficients in the Direct Flame Heating Zone of a Continuous Hot-dip Galvanizing Unit. Bulletin of MPEI. 2024;6:76—82. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-6-76-82.
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
